DE102014206377A1 - Process for producing a fiber composite component and fiber composite component - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (20) ist beschrieben. Zumindest ein Sensorkabel (28) wird in das Faser-Halbzeug (22) eingebracht. Weiter wird zumindest ein Kabelende des zumindest einen Sensorkabels (26) mittels eines auf das Kabelende aufgebrachten Abschirmteils (30) abgeschirmt. Das Faser-Halbzeug (22) mit dem Sensorkabel (28) und dem Abschirmteil (30) wird in das Werkzeug eingelegt. Zudem wird das Faser-Halbzeug (22) im Werkzeug (10) verpresst und ausgehärtet. Ferner ist ein Faserverbundbauteil (20) beschrieben.A method for producing a fiber composite component (20) is described. At least one sensor cable (28) is introduced into the fiber semifinished product (22). Furthermore, at least one cable end of the at least one sensor cable (26) is shielded by means of a shielding part (30) applied to the cable end. The fiber semi-finished product (22) with the sensor cable (28) and the shielding part (30) is inserted into the tool. In addition, the semi-finished fiber product (22) in the tool (10) is pressed and cured. Furthermore, a fiber composite component (20) is described.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie ein Faserverbundbauteil mit wenigstens einem Sensor.The invention relates to a method for producing a fiber composite component and a fiber composite component with at least one sensor.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Sensoren an Bauteile anzubringen oder sogar in diese zu integrieren, um z. B. die Belastungen dieser Bauteile erfassen zu können. Dies trifft insbesondere auf Bauteile in der Automobilbranche zu. Typischerweise werden hierzu Sensoreinheiten verwendet, die ein Sensorkabel aufweisen, das die von der Sensoreinheit erfassten Daten an eine Steuereinheit übermittelt. Alternativ können auch bestimmte Sensorkabel verwendet werden, die selbst als Sensor dienen, beispielsweise optische Sensorkabel.From the prior art, it is known to attach sensors to components or even to integrate in these z. B. to be able to record the burden of these components. This applies in particular to components in the automotive industry. Typically, this sensor units are used, which have a sensor cable that transmits the data collected by the sensor unit data to a control unit. Alternatively, certain sensor cables can be used which themselves serve as sensors, for example optical sensor cables.

Derartige Sensoren konnten jedoch bisher bei den in der Automobilbranche immer weiter verbreiteten Faserverbundbauteilen aufgrund des Herstellungsverfahrens der Faserverbundbauteile nur an deren Oberfläche verwendet werden. Bei der Integration eines solchen Sensors verläuft das Sensorkabel durch das Faserverbundbauteil. Damit das Sensorkabel nach der Herstellung des Faserverbundbauteils noch kontaktiert werden kann, muss es in der Trennebene der beiden Werkzeughälften aus dem Werkzeug herausgeführt werden, da es ansonsten undefiniert und auffindbar im Faserverbundbauteil liegen würde. Die Trennebene ist aber gerade der Bereich des Faserverbundbauteils, der abschließend beschnitten wird, da das Faserverbundbauteil dort typischerweise fertigungsbedingte Abweichungen von der gewünschten Form aufweist. Bei diesem abschließenden Beschneiden des Faserverbundbauteils würde das Sensorkabel jedoch durchtrennt werden, wodurch der Sensor nicht mehr kontaktierbar wäre.However, such sensors could previously only be used on the surface thereof in the case of the fiber composite components which are becoming increasingly widespread in the automotive industry due to the manufacturing process of the fiber composite components. When integrating such a sensor, the sensor cable runs through the fiber composite component. So that the sensor cable can still be contacted after the production of the fiber composite component, it must be led out of the tool in the parting plane of the two tool halves, since otherwise it would be undefined and findable in the fiber composite component. However, the parting line is just the area of the fiber composite component which is finally cut, since the fiber composite component there typically has production-related deviations from the desired shape. In this final trimming of the fiber composite component, however, the sensor cable would be severed, whereby the sensor would no longer be contacted.

Daher werden im Stand der Technik andere Sensoren verwendet, um Informationen über das Innere des Faserverbundbauteils zu gewinnen, beispielsweise Sensoren, die die gewonnenen Daten kabellos an die Steuereinheit übertragen. Der Nachteil solcher Sensoren ist jedoch, dass sie erheblich teurer sind als die einfacheren Sensoren mit Sensorkabel oder die als Sensor dienenden Sensorkabel.Therefore, other sensors are used in the prior art to obtain information about the interior of the fiber composite component, such as sensors that transmit the data obtained wirelessly to the control unit. The disadvantage of such sensors, however, is that they are considerably more expensive than the simpler sensor with sensor cable or the sensor cable serving as a sensor.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils zu schaffen, mit dem es möglich ist, ein Faserverbundbauteil mit integriertem Sensor kostengünstig herzustellen. Ferner soll ein entsprechendes Faserverbundbauteil geschaffen werden.The object of the invention is to provide a method for producing a fiber composite component, with which it is possible to inexpensively produce a fiber composite component with an integrated sensor. Furthermore, a corresponding fiber composite component is to be created.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils gelöst, mit den folgenden Schritten:

  • a) Bereitstellen eines Werkzeugs zur Herstellung eines Faserverbundbauteils,
  • b) Bereitstellen eines Faser-Halbzeugs,
  • c) Einbringen zumindest eines Sensorkabels in das Faser-Halbzeug,
  • d) Abschirmen zumindest eines Endes des zumindest einen Sensorkabels mittels eines auf das Ende aufgebrachten Abschirmteils
  • e) Einlegen des Faser-Halbzeugs mit dem Sensorkabel und dem Abschirmteil in das Werkzeug, und
  • f) Verpressen und Aushärten des Faser-Halbzeugs im Werkzeug.
The object is achieved by a method for producing a fiber composite component, with the following steps:
  • a) providing a tool for producing a fiber composite component,
  • b) providing a fiber semifinished product,
  • c) introducing at least one sensor cable into the fiber semifinished product,
  • d) shielding at least one end of the at least one sensor cable by means of a shielding member applied to the end
  • e) inserting the fiber semifinished product with the sensor cable and the shielding part in the tool, and
  • f) pressing and curing the fiber semifinished product in the tool.

Der Grundgedanke der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Sensorkabel während der Herstellung des Faserverbundbauteils geschützt in der Werkzeug-Kavität belassen wird, in der das Faserverbundbauteil hergestellt wird. Das Abschirmteil sorgt dafür, dass das Sensorkabel nicht im Faserverbundbauteil eingebettet wird, sondern vom Werkzeug geschützt bzw. abgeschirmt ist. Dadurch ist es möglich, ein Faserverbundbauteil, das einen integrierten Sensor aufweist, in einem großserientauglichen Prozess herzustellen. Die Kosten des so hergestellten Faserverbundbauteils sind deutlich geringer, da z. B. kein teurer Sensor mit kabelloser Übertragung verwendet werden muss.The basic idea of the invention provides for the at least one sensor cable to be kept protected in the tool cavity during the production of the fiber composite component in which the fiber composite component is produced. The shielding ensures that the sensor cable is not embedded in the fiber composite component, but is protected or shielded by the tool. This makes it possible to produce a fiber composite component, which has an integrated sensor, in a mass production process. The cost of the fiber composite component thus produced are significantly lower because z. B. no expensive sensor with wireless transmission must be used.

Unter Faser-Halbzeug ist jegliche Form von Faser-Halbzeug zu verstehen, beispielsweise ein vorgetränktes Faser-Halbzeug (Pre-Preg) oder ein trockenes textiles Faser-Halbzeug. Ferner kann es sich um ein Monolith, also eine einzige Lage Textil, oder um ein Laminat handeln, dass aus mehreren Lagen von Textilen ausgebildet ist. Des Weiteren kann es sich um eine Sandwich-Struktur handeln, die einen Kern und beispielweise eine Oberlage und Unterlage aus einem Textil umfasst. Dieses Textil kann wiederum ein Monolith oder ein Laminat sein.Fiber semi-finished product is to be understood as meaning any form of semi-finished fiber product, for example a pre-soaked semi-finished fiber product (Pre-Preg) or a dry textile semi-finished fiber product. Furthermore, it can be a monolith, that is to say a single layer of textile, or a laminate which is formed from a plurality of layers of textile. Furthermore, it may be a sandwich structure comprising a core and, for example, a top and base of a textile. This textile may in turn be a monolith or a laminate.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Abschirmteil auf die Oberfläche des Faser-Halbzeugs aufgesetzt oder in das Faser-Halbzeug eingebracht. Über die exakte Anordnung des Abschirmteils kann eingestellt werden, welche Länge des Sensorkabels abgeschirmt wird. Je mehr Sensorkabel abgeschirmt wird, desto flexibler und einfacher ist dessen spätere Kontaktierung. Ferner ist der Zugang zum Sensorkabel erleichtert, wenn das Abschirmteil leichter zugänglich ist.According to a further aspect of the invention, the shielding part is placed on the surface of the fiber semifinished product or introduced into the fiber semifinished product. By means of the exact arrangement of the shielding part, it is possible to set which length of the sensor cable is shielded. The more sensor cable is screened, the more flexible and easier is its subsequent contacting. Furthermore, access to the sensor cable is facilitated if the shielding is easier to access.

Insbesondere wird das Sensorkabel vor Schritt d) zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs geführt. Das Sensorkabel kann so nah wie möglich an die Oberfläche geführt werden, wodurch die Kontaktierung einfacher ist. Ferner kann das Sensorkabel auch durch die Oberfläche des Faser-Halbzeugs gestochen werden und so aus dem Faser-Halbzeug geführt werden.In particular, the sensor cable is guided before step d) to the surface of the fiber semifinished product. The sensor cable can be routed as close as possible to the surface, which makes contacting easier. Furthermore, the sensor cable can also be stung through the surface of the fiber semifinished product and thus guided out of the fiber semifinished product.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Abschirmteil nach Schritt f) geöffnet wird, um Zugang zum Sensorkabel zu erhalten. Da das Abschirmteil an der Oberfläche angeordnet ist oder sich bis zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs erstreckt, kann der Zugang zum Kabel in einfacher Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Abschirmteil um eine geschlossene Dose oder Buchse handeln, die nach der Herstellung des Faserverbundbauteils aufgebohrt wird. A further aspect of the invention provides that the shielding part is opened after step f) in order to gain access to the sensor cable. Since the shielding member is disposed on the surface or extends to the surface of the fiber semifinished product, the access to the cable can be easily produced. By way of example, the shielding part may be a closed can or bush, which is drilled after the production of the fiber composite component.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist an dem anderen Kabelende des Sensorkabels eine Sensoreinheit vorgesehen. Bei dieser Ausführung ist das Sensorkabel nicht selbst der Sensor, sondern dient lediglich der Übertragung der von der Sensoreinheit erfassten Daten.According to another aspect, a sensor unit is provided at the other end of the cable of the sensor cable. In this embodiment, the sensor cable is not itself the sensor, but merely serves to transmit the data acquired by the sensor unit.

Insbesondere kann in Schritt d) vorgesehen sein, dass das Kabelende in das Abschirmteil geführt wird. Ferner kann das Abschirmteil eine Öffnung aufweisen, durch die das Kabelende in das Abschirmteil eingefädelt wird. Über die Öffnung und dessen Durchmesser kann sichergestellt werden, dass das Kabelende sicher innerhalb des Abschirmteils gehalten wird. Das Kabelende ist so vor einem Herausrutschen aus dem Abschirmteil bei der Handhabung des Sensorkabels und/oder des Faserverbundbauteils gesichert.In particular, it may be provided in step d) that the cable end is guided into the shielding part. Further, the shielding member may have an opening through which the cable end is threaded into the shielding member. Through the opening and its diameter can be ensured that the cable end is securely held within the shielding. The cable end is secured against slipping out of the shielding during handling of the sensor cable and / or the fiber composite component.

Insbesondere wird das Abschirmteil mit dem darin aufgenommenen Kabelende zugeklebt, zum Beispiel durch Vergießen oder randseitiges Kleben. Hierdurch wird das Sensorkabel bzw. das Kabelende noch besser vor einem Herausrutschen aus dem Abschirmteil geschützt.In particular, the shielding member is sealed with the cable end received therein, for example, by casting or edge-side gluing. As a result, the sensor cable or the cable end is even better protected against slipping out of the shielding.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das Faser-Halbzeug samt Abschirmteil in das Werkzeug eingelegt, wobei das Werkzeug eine zusätzliche Kavität für das Abschirmteil aufweist. Ein derartiges Werkzeug wird benötigt, wenn sich das Abschirmteil nicht nur bis zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs erstreckt, sondern über diese hinausgeht, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn das Abschirmteil auf die Oberfläche des Faser-Halbzeugs aufgesetzt wird. Über die zusätzliche Kavität wird erreicht, dass das Faserverbundbauteil in gewohnter Weise hergestellt werden kann und dass das Abschirmteil Platz innerhalb der Kavität hat.According to one aspect of the invention, the fiber semifinished product together with the shielding part is inserted into the tool, wherein the tool has an additional cavity for the shielding part. Such a tool is required when the shielding member not only extends to the surface of the fiber-semifinished product, but beyond this, as is the case for example when the shielding member is placed on the surface of the fiber-semifinished product. The additional cavity ensures that the fiber composite component can be produced in the usual way and that the shielding part has space inside the cavity.

Insbesondere wird als Sensorkabel ein Glasfaserkabel verwendet. Ein als Glasfaserkabel ausgebildetes Sensorkabel kann als Sensor verwendet werden. Bei der Verwendung des Sensorkabels als Leitung einer Sensoreinheit können durch die Ausbildung als Glasfaserkabel große Datenmengen in kurzer Zeit übertragen werden. Die Bandbreite ist demnach verbessert. Des Weiteren ist ein Glasfaserkabel allgemein unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern.In particular, a fiber optic cable is used as the sensor cable. A sensor cable designed as a fiber optic cable can be used as a sensor. When using the sensor cable as a line of a sensor unit can be transmitted in a short time by training as a fiber optic cable large amounts of data. The bandwidth is therefore improved. Furthermore, a fiber optic cable is generally insensitive to electromagnetic fields.

Ein weiter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Sensorkabel vor Schritt c) auf einem Trägersubstrat als Teil des Halbzeugs befestigt wird. Hierdurch kann die Lage des Sensorkabels definiert und die Handhabung verbessert werden. Das Sensorkabel kann insbesondere mit dem Trägersubstrat vernäht werden.A further aspect of the invention provides that the sensor cable is fastened on a carrier substrate as part of the semifinished product before step c). As a result, the position of the sensor cable can be defined and handling improved. The sensor cable can in particular be sewn to the carrier substrate.

Gegebenenfalls können auch weitere Textillagen auf das ein oder beidseitig Trägersubstrat aufgebracht werden.Optionally, further textile layers can be applied to the one or both sides of the carrier substrate.

Ferner betrifft die Erfindung ein Faserverbundbauteil mit wenigstens einem Sensorkabel, insbesondere einer optischen Sensorfaser, das innerhalb des Faserverbundbauteils angeordnet ist, und einem Abschirmteil an oder in dem Faserverbundbauteil, in das ein Ende eines Sensorkabels eingebettet ist. Über das Abschirmteil ist sichergestellt, dass das Sensorkabel bei der Herstellung nicht in das Faserverbundbauteil eingebettet wird, wodurch es nach der Herstellung des Faserverbundbauteils zugänglich und kontaktierbar ist. Zudem ist über das Abschirmteil sichergestellt, dass das Sensorkabel bei der Herstellung nicht durch das heiße Werkzeug beschädigt wird.Furthermore, the invention relates to a fiber composite component with at least one sensor cable, in particular an optical sensor fiber, which is arranged within the fiber composite component, and a shielding member on or in the fiber composite component, in which one end of a sensor cable is embedded. By means of the shielding part, it is ensured that the sensor cable is not embedded in the fiber composite component during manufacture, whereby it is accessible and contactable after production of the fiber composite component. In addition, it is ensured via the shielding that the sensor cable is not damaged by the hot tool during manufacture.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Faserverbundbauteil gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren der zuvor beschriebenen Art hergestellt worden. Somit ist es möglich, das Faserverbundbauteil mit wenigstens einem eingebetteten Sensorkabel, in einem großserientauglichen Prozess herzustellen.According to one aspect of the invention, the fiber composite component has been produced according to a method according to the invention of the type described above. Thus, it is possible to produce the fiber composite component with at least one embedded sensor cable in a mass production process.

Die strukturellen, im Zusammenhang mit dem vorgenannten Verfahren vorhandenen oder erhältlichen Merkmale sind auch Merkmale des erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils.The structural features present or available in connection with the aforementioned method are also features of the fiber composite component according to the invention.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description and the drawings, to which reference is made. In the drawings show:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Werkzeugs zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils, 1 FIG. 2 a schematic sectional view of a tool for producing a fiber composite component according to the invention, FIG.

2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils in vier Varianten gemäß einer ersten Ausführungsform, 2 1 is a schematic sectional view of a fiber composite component according to the invention in four variants according to a first embodiment,

3 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform, und 3 a schematic sectional view of a fiber composite component according to the invention according to a second embodiment, and

4 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Faserverbundbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform. 4 a schematic sectional view of a fiber composite component according to the invention according to a third embodiment.

In 1 ist ein Werkzeug 10 zur Herstellung eines Faserverbundbauteils schematisch dargestellt, welches zwei Werkzeughälften 12, 14 aufweist.In 1 is a tool 10 for producing a fiber composite component shown schematically, which two tool halves 12 . 14 having.

Die beiden Werkzeughälften 12, 14 sind zueinander verfahrbar, sodass sie in der in 1 gezeigten Betriebsstellung eine Kavität 16 ausbilden, wobei jede Werkzeughälfte 12, 14 eine entsprechende Teilkavität 16a, 16b aufweist. Die Ebene, in der sich die beiden Werkzeughälften 12, 14 in der Betriebsstellung kontaktieren, wird Trennebene T genannt.The two halves of the tool 12 . 14 are mutually movable, so they are in the in 1 shown operating position a cavity 16 train, with each tool half 12 . 14 a corresponding Teilkavität 16a . 16b having. The plane in which the two tool halves 12 . 14 contact in the operating position, dividing plane T is called.

Das Werkzeug 10 weist ferner neben der Kavität 16 eine zusätzliche Kavität 18 auf, deren Funktion nachfolgend erläutert wird.The tool 10 also points next to the cavity 16 an additional cavity 18 whose function is explained below.

In 2 ist ein im Werkzeug 10 hergestelltes Faserverbundbauteil 20 schematisch dargestellt, welches ein Faser-Halbzeug 22 aufweist, beispielsweise ein Pre-Preg-Faser-Halbzeug oder ein trockenes textiles Faser-Halbzeug, das mit einem Harz in einem Nasspressprozess zum Faserverbundbauteil 20 gepresst worden ist.In 2 is one in the tool 10 manufactured fiber composite component 20 shown schematically, which is a semi-finished fiber 22 For example, a pre-preg fiber semifinished product or a dry textile fiber semifinished product, which with a resin in a wet pressing process for fiber composite component 20 has been pressed.

Das Faserverbundbauteil 20 weist ferner einen Sensor 24 auf, der innerhalb des Faser-Halbzeugs 22 angeordnet ist und gemäß einer ersten Ausführungsart nur aus einem Sensorkabel 26 mit Kabelende 28 besteht.The fiber composite component 20 also has a sensor 24 on, within the fiber semi-finished product 22 is arranged and according to a first embodiment only from a sensor cable 26 with cable end 28 consists.

Das Faserverbundbauteil 20 umfasst zudem ein Abschirmteil 30, welches in der gezeigten Ausführungsform als Dose ausgebildet ist und einen Teil des Sensorkabels 26 schützend umgibt, nämlich das Kabelende 28. Das Abschirmteil 30 weist eine Öffnung 32 auf, durch die das Kabelende 28 in das Abschirmteil 30 eingeführt worden ist.The fiber composite component 20 also includes a shielding part 30 which is formed in the embodiment shown as a box and a part of the sensor cable 26 surrounds protective, namely the cable end 28 , The shielding part 30 has an opening 32 on, through which the cable end 28 in the shielding part 30 has been introduced.

Je nach Größe der Öffnung 32 kann das Kabelende 28 auch in das Abschirmteil 30 eingefädelt werden, wobei zwischen dem Rand der Öffnung 32 und dem Sensorkabel 26 eine Klemmwirkung auftritt. Dadurch ist das Sensorkabel 26 sicher im Abschirmteil 30 aufgenommen. Insbesondere kann das Abschirmteil 30 im Bereich der Öffnung 32 aus einem elastischen Material ausgebildet sein, sodass das Einfädeln des Sensorkabels 26 leichter fällt.Depending on the size of the opening 32 can the cable end 28 also in the shielding part 30 be threaded, being between the edge of the opening 32 and the sensor cable 26 a clamping effect occurs. This is the sensor cable 26 safe in the shielding part 30 added. In particular, the shielding can 30 in the area of the opening 32 be formed of an elastic material, so that the threading of the sensor cable 26 easier to fall.

In 2 sind insgesamt vier Varianten dargestellt, die im Uhrzeigersinn nacheinander beschrieben werden.In 2 a total of four variants are shown, which are described in succession clockwise.

Aus 2 oben ist erkennbar, dass sich das Abschirmteil 30 nicht nur bis an die Oberfläche, sondern sogar über die Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 oder des Faserverbundbauteils 20 erstreckt.Out 2 It can be seen above that the shielding part 30 not only to the surface, but even over the surface of the fiber semi-finished product 22 or the fiber composite component 20 extends.

Alternativ (siehe 2 unten rechts) kann das Abschirmteil 30 auf die Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 aufgesetzt sein.Alternatively (see 2 bottom right), the shielding 30 on the surface of the fiber semifinished product 22 be set up.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das Kabelende 28 mit einem Stecker 34 im Abschirmteil 30 aufgenommen ist, der aus dem Abschirmteil 30 entnommen werden kann, um das Sensorkabel 26 an eine hier nicht dargestellte Verarbeitungseinheit anzuschließen. Diese Steckerlösung ist für alle Varianten denkbar.Furthermore, it can be provided that the cable end 28 with a plug 34 in the shielding part 30 is taken from the shielding 30 can be taken to the sensor cable 26 to connect to a processing unit, not shown here. This plug solution is conceivable for all variants.

Gemäß einer dritten Variante kann das Abschirmteil 30 sich auch nur bis zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 oder des Faserverbundbauteils 20 erstrecken.According to a third variant, the shielding 30 even only to the surface of the fiber semi-finished product 22 or the fiber composite component 20 extend.

Weiter im Uhrzeigersinn ist eine vierte Variante gezeigt, bei der das Abschirmteil 30 vollständig im Faser-Halbzeug 22 oder im Faserverbundbauteil 20 eingebettet ist. Zur Kontaktierung des Sensorkabels 26 muss eine Oberschicht des Faserverbundbauteils 20 nach seiner Herstellung angebohrt werden, um zum Abschirmteil 30 zu gelangen. Diese Ausführungsvariante eignet sich insbesondere für Faser-Halbzeuge 22, die als Laminat ausgebildet sind, sodass das Abschirmteil 30 einfach innerhalb des Faser-Halbzeugs 22 zwischen deren Lagen angeordnet werden kann.Further in a clockwise direction, a fourth variant is shown in which the shielding 30 completely in the fiber semi-finished product 22 or in the fiber composite component 20 is embedded. For contacting the sensor cable 26 must be an upper layer of the fiber composite component 20 be drilled after its manufacture, to the shielding part 30 to get. This variant is particularly suitable for semi-finished fiber products 22 , which are formed as a laminate, so that the shielding 30 simply within the fiber semi-finished product 22 can be arranged between the layers.

Ferner ist in 2 eine weitere alternative Ausführungsart gezeigt, bei der eine Sensoreinheit 36 (gestrichelt dargestellt) vorgesehen ist, die als Sensor 24 dient. Die Sensoreinheit 36 ist mit dem Sensorkabel 26 verbunden, das die von der Sensoreinheit 36 erfassten Daten lediglich übermittelt.Furthermore, in 2 a further alternative embodiment shown in which a sensor unit 36 (shown in dashed lines) is provided as a sensor 24 serves. The sensor unit 36 is with the sensor cable 26 connected to that of the sensor unit 36 collected data.

In 3 ist eine zweite Ausführungsform des Faserverbundbauteils 20 gezeigt, bei dem das Faser-Halbzeug 22 ein mehrlagiges Laminat ist. Ferner ist das Sensorkabel 26 vorab mit einem Trägersubstrat 38 (gestrichelt dargestellt) befestigt worden, insbesondere vernäht. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Sensorkabel 26 eine vordefinierte Lage im Faser-Halbzeug 22 aufweist, insbesondere zwischen zwei Lagen des Laminats.In 3 is a second embodiment of the fiber composite component 20 shown in which the semi-finished fiber 22 a multilayer laminate. Furthermore, the sensor cable 26 in advance with a carrier substrate 38 (shown in dashed lines) has been attached, in particular sewn. This ensures that the sensor cable 26 a predefined position in the fiber semifinished product 22 in particular between two layers of the laminate.

Das freie Kabelende 28 ist nicht am Trägersubstrat 38 befestigt und wird durch das Faser-Halbzeug 22, insbesondere eine obere Lage des Laminats, durchgestochen und zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 geführt. Dort ist das Kabelende 28 in das Abschirmteil 30 eingeführt worden, sodass es bei der Herstellung im Werkzeug 10 geschützt ist.The free cable end 28 is not on the carrier substrate 38 attached and is through the fiber-semifinished product 22 , in particular an upper layer of the laminate, pierced through and to the surface of the fiber semifinished product 22 guided. There is the cable end 28 in the shielding part 30 been introduced, so it in the production in the tool 10 is protected.

In 4 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt, bei der das Faser-Halbzeug 22 als eine Sandwichstruktur ausgebildet ist, die einen Kern 40, eine Oberlage 42 und eine Unterlage 44 umfasst. Der Kern 40 kann beispielsweise ein schaumartiges Material sein, wohingegen die Ober- und Unterlage 42, 44 ein Monolith oder Laminat sind.In 4 a third embodiment is shown in which the semi-finished fiber 22 as one Sandwich structure is formed, which is a core 40 , a top layer 42 and a pad 44 includes. The core 40 may for example be a foam-like material, whereas the top and bottom 42 . 44 a monolith or laminate.

Das Sensorkabel 26 ist innerhalb des Kerns 40 angeordnet, wobei das Kabelende 28 vom Kern 40 in das Abschirmteil 30 geführt ist, welches in der gezeigten Ausführungsform zwischen dem Kern 40 und der Oberlage 42 vorgesehen ist.The sensor cable 26 is inside the core 40 arranged, with the cable end 28 from the core 40 in the shielding part 30 is guided, which in the embodiment shown between the core 40 and the top layer 42 is provided.

Im Folgenden wird erläutert, wie das in den 2 bis 4 dargestellte Faserverbundbauteil 20 in dem in 1 gezeigten Werkzeug 10 hergestellt worden ist.The following explains how to do this in the 2 to 4 illustrated fiber composite component 20 in the 1 shown tool 10 has been produced.

Zunächst wird das Sensorkabel 26 in das Faser-Halbzeug 22 eingebracht, das die verschiedenen Ausführungen aufweisen kann. Das Sensorkabel 26 kann dabei mit einer Lage des Faser-Halbzeugs 22 z. B. vernäht werden, sodass es fixiert ist.First, the sensor cable 26 in the fiber semi-finished product 22 introduced, which may have the different versions. The sensor cable 26 can with a layer of fiber semi-finished 22 z. B. sewn, so that it is fixed.

Alternativ kann das Sensorkabel 26, wie in 3 gezeigt, vorab am Trägersubstrat 38 befestigt worden sein, das dann in das Faser-Halbzeug 22 integriert wird.Alternatively, the sensor cable 26 , as in 3 shown in advance on the carrier substrate 38 be attached, then in the fiber-semifinished product 22 is integrated.

Anschließend wird das Sensorkabel 26 bzw. das Kabelende 28 zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 geführt oder sogar durch die Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 durchgestochen.Then the sensor cable 26 or the cable end 28 to the surface of the fiber semifinished product 22 guided or even through the surface of the fiber semi-finished product 22 punctured.

Danach wird das Sensorkabel 26 mithilfe des Abschirmteils 30 zumindest teilweise abgeschirmt. Hierzu kann das Kabelende 28 des Sensorkabels 26 beispielsweise in das Abschirmteil 30 eingeführt oder in die Öffnung 32 des Abschirmteils 30 eingefädelt werden.Then the sensor cable 26 using the shielding part 30 at least partially shielded. For this purpose, the cable end 28 of the sensor cable 26 for example, in the shielding 30 inserted or in the opening 32 of the shielding part 30 be threaded.

Das Innere des Abschirmteils 30 ist und bleibt vorzugsweise hohl.The interior of the shielding part 30 is and remains preferably hollow.

Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme kann das Abschirmteil 30 nach der Aufnahme des Kabelendes 28 am Öffnungsrand zugeklebt werden, sodass das Kabelende 28 bei der Handhabung nicht aus dem Abschirmteil 30 herausrutschen kann.As an additional security measure, the shielding 30 after receiving the cable end 28 be taped at the opening edge, so that the cable end 28 not in handling from the shielding 30 can slip out.

Das so vorbereitete Faser-Halbzeug 22 samt Sensorkabel 26 und Abschirmteil 30 wird nun in das Werkzeug 10 eingelegt, indem das vorbereite Faser-Halbzeug 22 in die Teilkavität 16a der Werkzeughälfte 12 eingelegt wird, die die zusätzliche Kavität 18 aufweist, wenn das Abschirmteil 30 über die Oberfläche des restlichen Faser-Halbzeugs 22 vorstehen sollte, wie dies für die ersten zwei beschriebenen Ausführungsvarianten in 2 der Fall ist.The thus prepared fiber semi-finished product 22 including sensor cable 26 and shielding part 30 will now be in the tool 10 inserted by the prepared semi-finished fiber 22 in the subcavity 16a the tool half 12 is inserted, which the additional cavity 18 has, when the shielding 30 over the surface of the remaining fiber semi-finished product 22 should protrude as described for the first two embodiments in 2 the case is.

Dabei wird das vorbereitete Faser-Halbzeug 22 so in die Werkzeughälfte 12 eingelegt, dass der möglicherweise über die Oberfläche des Faser-Halbzeugs 22 überstehende Abschnitt des Abschirmteils 30 in der zusätzlichen Kavität 18 aufgenommen wird.This is the prepared semi-finished fiber 22 so in the tool half 12 inserted that possibly over the surface of the fiber semi-finished product 22 projecting portion of the shielding 30 in the additional cavity 18 is recorded.

Anschließend wird das Werkzeug 10 geschlossen, indem die beiden Werkzeughälften 12, 14 zueinander verfahren werden, bis sie in der Trennebene T aneinanderstoßen. Die beiden Teilkavitäten 16a, 16b bilden dann die Kavität 16 aus. Das eingelegte vorbereitete Faser-Halbzeug 22 wird nun verpresst und anschließend ausgehärtet.Then the tool becomes 10 closed by the two tool halves 12 . 14 are moved to each other until they abut in the parting plane T. The two partial cavities 16a . 16b then form the cavity 16 out. The pickled prepared semi-finished fiber 22 is now pressed and then cured.

Nach dem Aushärten ist dann das in den 2 bis 4 gezeigte Faserverbundbauteil 20 gebildet, wobei das Kabelende 28 von außen noch nicht zugänglich ist, da es zumindest vom Abschirmteil 30 umgeben ist. Um Zugang zum Kabelende 28 zu erhalten, muss das Abschirmteil 30 geöffnet werden. Dies kann beispielsweise durch Anbohren des Abschirmteils 30 geschehen. Wenn das Abschirmteil 30 innerhalb des Faserverbundbauteils 20 angeordnet ist, muss zudem eine Oberschicht des Faserverbundbauteils 20 durchbohrt werden.After curing, that is in the 2 to 4 shown fiber composite component 20 formed, with the cable end 28 from the outside is not yet accessible, as it is at least from the shielding 30 is surrounded. To access the cable end 28 to get the shielding part 30 be opened. This can be done, for example, by drilling the shielding part 30 happen. When the shielding part 30 within the fiber composite component 20 is arranged, also has an upper layer of the fiber composite component 20 be pierced.

Alternativ hierzu kann, wenn das Abschirmteil 30 aus dem Faserverbundbauteil herausragt, vom Kabelende 28 abgezogen werden, wenn z. B. die Durchführungsöffnung mit einer Dichtung versehen ist, die ein Gleiten auf der Kabeloberfläche erlaubt.Alternatively, when the shielding member 30 protruding from the fiber composite component, from the cable end 28 be deducted if z. B. the passage opening is provided with a seal that allows sliding on the cable surface.

Der Teil des Sensorkabels 26, der innerhalb des Abschirmteils 30 vor dem Werkzeug 10 und der Wärme geschützt worden ist, liegt innerhalb des Abschirmteils 30 frei und ist flexibel geblieben, sodass es nach dem Öffnen des Abschirmteils 30 leicht kontaktiert werden kann.The part of the sensor cable 26 that is inside the shielding part 30 in front of the tool 10 and the heat has been protected lies within the shielding 30 free and has remained flexible, so it after opening the shielding 30 easy to be contacted.

Das Sensorkabel 26 kann insbesondere als ein Glasfaserkabel ausgebildet sein, da ein solches Kabel selbst als Sensor 24 fungieren kann. Alternativ hierzu wäre auch ein elektrisches Sensorkabel denkbar.The sensor cable 26 may be designed in particular as a fiber optic cable, since such a cable itself as a sensor 24 can act. Alternatively, an electrical sensor cable would be conceivable.

Sollte eine Sensoreinheit 36 vorgesehen sein, so können mit dem als Glasfaserkabel ausgebildete Sensorkabel 26 hohe Datenmengen in kurzer Zeit übertragen werden.Should a sensor unit 36 be provided, so can with the sensor cable designed as a fiber optic cable 26 high data volumes are transmitted in a short time.

Ferner können auch mehrere Sensoren 24 im Faser-Halbzeug 22 integriert werden, die als Sensorkabel 26 und/oder als Sensoreinheiten 36 mit Sensorkabel 26 ausgebildet sind. Die verschiedenen Sensorkabel 26 können in ein gemeinsames Abschirmteil 30 geführt werden.Furthermore, also several sensors 24 in the fiber semifinished product 22 be integrated as a sensor cable 26 and / or as sensor units 36 with sensor cable 26 are formed. The different sensor cables 26 can in a common shielding part 30 be guided.

Somit ist es möglich, ein Faserverbundbauteil 20 in einem großserientauglichen Prozess herzustellen, das wenigstens einen integrierten Sensor aufweist, der als Sensorkabel ausgebildet sein kann. Dank des integrierten Sensors können Informationen über das Innere des Faserverbundbauteils, wie die Belastung im Inneren des Faserverbundbauteils, erfasst werden und nicht nur Informationen an dessen Oberfläche.Thus, it is possible to have a fiber composite component 20 to produce in a mass production process that has at least one integrated sensor that can be configured as a sensor cable. Thanks to the integrated sensor, information about the interior of the fiber composite component, such as the load inside the fiber composite component, can be captured, not just information on its surface.

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (20), mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Werkzeugs (10) zur Herstellung eines Faserverbundbauteils (20), b) Bereitstellen eines Faser-Halbzeugs (22), c) Einbringen zumindest eines Sensorkabels (26) in das Faser-Halbzeug (22), d) Abschirmen zumindest eines Kabelendes (28) des zumindest einen Sensorkabels (28) mittels eines auf das Kabelende (28) aufgebrachten Abschirmteils (30), e) Einlegen des Faser-Halbzeugs (22) mit dem Sensorkabel (26) und dem Abschirmteil (30) in das Werkzeug (10), und f) Verpressen und Aushärten des Faser-Halbzeugs (22) im Werkzeug (10).Method for producing a fiber composite component ( 20 ), with the following steps: a) providing a tool ( 10 ) for producing a fiber composite component ( 20 b) providing a semifinished fiber product ( 22 ), c) introducing at least one sensor cable ( 26 ) in the fiber semifinished product ( 22 ), d) shielding at least one cable end ( 28 ) of the at least one sensor cable ( 28 ) by means of a cable end ( 28 ) applied shielding part ( 30 ), e) inserting the fiber semifinished product ( 22 ) with the sensor cable ( 26 ) and the shielding part ( 30 ) into the tool ( 10 ), and f) pressing and curing the fiber semifinished product ( 22 ) in the tool ( 10 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmteil (30) auf die Oberfläche des Faser-Halbzeugs (22) aufgesetzt wird oder in das Faser-Halbzeug (22) eingebracht wird.Method according to claim 1, characterized in that the shielding part ( 30 ) on the surface of the fiber semifinished product ( 22 ) or in the fiber semifinished product ( 22 ) is introduced. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorkabel (26) vor Schritt d) zur Oberfläche des Faser-Halbzeugs (22) geführt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor cable ( 26 ) before step d) to the surface of the semifinished fiber product ( 22 ) to be led. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmteil (30) nach Schritt f) geöffnet wird, um Zugang zum Kabelende (28) zu erhalten.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding part ( 30 ) after step f) to access the cable end ( 28 ) to obtain. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem anderen Kabelende des Sensorkabels (28) eine Sensoreinheit (36) vorgesehen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the other end of the cable of the sensor cable ( 28 ) a sensor unit ( 36 ) is provided. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelende (28) in das Abschirmteil (30) geführt wird, insbesondere dass das Abschirmteil (30) eine Öffnung (32) aufweist, durch die das Kabelende (28) in das Abschirmteil (30) eingefädelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the cable end ( 28 ) in the shielding part ( 30 ), in particular that the shielding part ( 30 ) an opening ( 32 ), through which the cable end ( 28 ) in the shielding part ( 30 ) is threaded. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmteil (30) mit dem darin aufgenommenen Kabelende (28) zugeklebt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding part ( 30 ) with the cable end received therein ( 28 ) is taped. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Halbzeug (22) samt Abschirmteil (30) in das Werkzeug (10) eingelegt wird, wobei das Werkzeug (10) eine zusätzliche Kavität (18) für das Abschirmteil (30) aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semifinished fiber product ( 22 ) with shielding part ( 30 ) into the tool ( 10 ) is inserted, whereby the tool ( 10 ) an additional cavity ( 18 ) for the shielding part ( 30 ) having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorkabel (26) vor Schritt c) auf einem Trägersubstrat (38) befestigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor cable ( 26 ) before step c) on a carrier substrate ( 38 ) is attached. Faserverbundbauteil (20) mit wenigstens einem Sensorkabel (26), insbesondere einer optischen Sensorfaser, das innerhalb des Faserverbundbauteils (20) angeordnet ist, und einem Abschirmteil (30) an oder in dem Faserverbundbauteil (20), in das ein Ende (28) eines Sensorkabels (26) eingebettet ist.Fiber composite component ( 20 ) with at least one sensor cable ( 26 ), in particular an optical sensor fiber, which within the fiber composite component ( 20 ) is arranged, and a shielding ( 30 ) on or in the fiber composite component ( 20 ) into which one end ( 28 ) of a sensor cable ( 26 ) is embedded. Faserverbundbauteil (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserverbundbauteil (20) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt worden ist.Fiber composite component ( 20 ) according to claim 10, characterized in that the fiber composite component ( 20 ) has been prepared by a method according to any one of claims 1 to 9.
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